JP3993691B2 - レジストパターン形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なレジストパターン形成方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、ネガ型感光性樹脂組成物は無公害、省資源、省エネルギー、高生産効率等の面で優れた特色を持つことから、塗料、インキ、接着剤として多方面に使用されている。該感光性樹脂組成物は、例えば回路板、プラスチック、木材、金属、紙、ガラス、繊維等を素材とする用途に適用されている。
【0003】
しかしながら、このようなネガ型感光性樹脂組成物を工業的に生産して実用ラインに適用した際に次の様な問題点があった。
【0004】
現在、可視光線により活性化された光反応開始剤により感光性樹脂が反応して、硬化被膜を形成する組成物が、近年多く使用されるようになってきた。
【0005】
従来、硬化に使用される可視光線の発光スペクトルの波長は、例えば488nm、532nm等の活性光線が一般的に使用されている。このようなネガ型感光性樹脂組成物を取り扱う場合には、暗赤色の着色剤を外管にコーテングもしくは暗赤色のフィルムを外管に巻き付けることにより着色した蛍光灯等の電灯を安全光(作業灯)として使用されている。しかしながら、このような暗赤色の安全光の環境下では、塗布後の塗膜状態の検査が容易ではないこと、塗装装置、照射装置、輸送装置等の検査が容易でないことなどから安全作業性、作業効率、製品品質安定性等が劣るといった問題点があった。また、着色しない蛍光灯を安全灯として使用した場合には作業環境は明るく問題ないが、感光性樹脂によっては感光が必要のない箇所まで感光する恐れがあり問題となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は明るい安全光の条件下で取り扱うネガ型感光性樹脂組成物及びそれを使用したレジストパターン形成方法を開発することを目的として成されたものである。
【0007】
【課題を解決しようとする手段】
本発明者らは、上記した問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のネガ型感光性樹脂組成物と特定の安全光を組み合わせることにより従来からの問題点を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明は、
下記
(1)基材上にネガ型感光性樹脂組成物を塗布して感光性被膜を形成する工程、
(2)基材上に形成された感光性被膜に所望のレジスト被膜(画像)が得られるようにレーザー光で直接もしくは光線でネガマスクを通して露光して硬化させる工程、
(3)上記(2)工程で形成されたレジスト被膜を現像処理して基板上にレジストパターンを形成する工程、
を含むレジストパターン形成方法において、該ネガ型感光性樹脂組成物が光照射により架橋しうる感光基を有する光硬化性樹脂成分、光反応開始剤、及び必要に応じて光増感色素とを含有した液状もしくは固形状樹脂組成物であって、
前記した工程(1)〜(3)の少なくとも1つはナトリウムを主成分とする放電ランプ(光波長が589nmのD線を主体とするもの)を安全光とし、該安全光の照射環境下で行い、且つ前記ネガ型感光性樹脂組成物から形成される未感光被膜の吸光度が、前記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下のものであることを特徴とするレジストパターン形成方法、に係わる。
【0009】
本発明は最大波長が500〜620nmの範囲にある光が特定のネガ型感光性樹脂組成物に対して硬化反応を起こさない安全光であるとともに、この範囲の安全光が人の比視感度の高い領域であることから従来のものと比較して同一照明光強度において非常に明るく感じる性質を利用したものであり、それにより安全作業性、作業効率、製品の品質安定性等が優れる。また、従来の安全光は蛍光灯を赤色に着色したものが使用されているが、蛍光灯の発光スペクトルは紫外光〜可視光の広い範囲に及ぶ波長領域(図5)を持つため、硬化を必要としない感光性樹脂被膜部までも硬化させ、現像処理により鮮明なレジストパターンが形成できなくなる、このために照明光の強度を小さくして対応しているので更に作業環境が暗くなるといった問題点がある。これに対して、本願で使用する安全光は、例えばナトリウムランプのようにシャープな波長を有することから上の様な問題は解消される。
【0010】
本発明で使用する安全光は、500〜620nm、好ましくは510〜600nmの範囲内に最大波長を有する比視感度の大きい可視光線である。この安全光は、例えば、ナトリウム等のガス中で放電させることにより上記した範囲の最大波長を有する光線を発する放電ランプを使用して得ることができる。これらの中でもナトリウムランプはランプから放射される光が波長589nmの黄色のD線が主体であり、単色光であるため色収差が少なく物体をシャープに見せることができるので安全性、作業環境性等に優れる。図1に低圧ナトリウムランプの分光分布の波長を示す。該ナトリウムランプの分光分布図1において、該分光分布図1に示すようにナトリウムランプの最大波長を持つD線以外にネガ型感光性樹脂組成物に悪影響を及ぼさない程度に高エネルギー光線(低波長領域)を有していても構わない。また、ナトリウムランプにフィルターを施すことによりD線以外の高エネルギー線をカットしたものも使用することができる。このように高エネルギー線をカットしたナトリウムランプの分光分布を図2に示す。
【0011】
また、本発明で使用する安全光にはフィルターを使用することができる。該フィルターとしては、例えば、ファンタックFD−1081 スカーレット、ファンタックFC−1431 サンフラワー イエロー(以上、関西ペイント(株)社製、商標名)、リンテック ルミクールフィルムNO.1905(リンテック(株)社製、商標名)等が挙げられる。
【0012】
また、本発明で使用する安全光は、ナトリウムランプのように光線が589nmのシャープな単光色を使用することが好ましいが、最大波長が上記した範囲内にある以外に紫外光、可視光、赤外光の波長範囲に分布した波長を持つ安全光を使用しても構わない。但し、この様な分布を持つ安全光を使用する場合には分布した光線領域がネガ型感光性樹脂組成物に対して悪影響(感光)を及ぼさない安全な光の領域であることが必要である。
【0013】
このような安全な高エネルギー光線領域は、分布した光線のエネルギー強度とその領域におけるネガ型感光性樹脂組成物の吸光度に関係し、光線のエネルギー強度が大きい場合はその組成物の吸光度の小さいもの、光線のエネルギー強度が小さい場合はその組成物の吸光度が前者のものよりも比較的大きなものまで使用することができる。しかしながら、安全光として最大波長を500〜620nmの範囲に持つ通常の蛍光灯を使用したとしても、このものは500nm未満、特に400〜499nmに大きな光エネルギー強度を持つため特に488nm又は532nm等に発振線を有する可視光レーザーで感光させるネガ型感光性樹脂組成物の安全光として使用することができない。
【0014】
本発明に記載の吸光度は、−log(I/I0 )の式で表される。但しIは透明基材の表面に感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥(溶剤を除去)を行った被膜の透過光の強度、I0 はブランク[試料(ネガ型感光性樹脂組成物)を塗布するための透明基材(例えば、ポリエチレンテレフタレートシート)]の透過光の強度を表す。
【0015】
人間の目に光が入ることにより生じる明るさは、比視感度で表すことができる。比視感度は、JIS Z8113の2005に定義されているように、特定の観測条件において、ある波長λの単色放射が比較の基準とする放射と等しい明るさであると判断された時の、波長λの単色放射の放射輝度の相対値の逆数、通常、λを変化させた時の最大値が1になるように基準化したものと定義される。図3に可視光の波長領域である380〜780nmの比視感度曲線を示す。図3において縦軸は比視感度の最大値を100としてその比率を示した。この曲線から従来の赤の波長640〜780nmでは比視感度が低く人間の目に感じる明るさが低く、例えば、波長589nmと同じ明るさを感じさせるためには更に放射強度を強くしなければならないことが分かる。また、視感度の最大値は約555nm(JISーZ8113 2008)である。
【0016】
本発明で使用するネガ型感光性樹脂組成物は、光硬化性樹脂成分、光反応開始剤(例えば光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤等)、及び必要に応じて光増感色素とを含有した液状もしくは固形状樹脂組成物であって、その組成物から形成される未露光被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmから−30nm〜+30nmまでの範囲、好ましくは−20nm〜+20nmまでの範囲、更には−10nm〜+10nmまでの範囲において0.5以下、好ましくは0.2以下、更には0.1以下のものであれば、従来から公知のものを使用することができる。
【0017】
本発明で使用するネガ型感光性樹脂組成物において、光硬化性樹脂成分は、一般的に使用されている光照射により架橋しうる感光基を有する光硬化性樹脂成分であれば特に限定されるものではない。該樹脂成分としては、例えば、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物で、モノマー、プレポリマー、2量体、3量体等のオリゴマー、それらの混合物、ならびにそれらの共重合体が挙げられる。また、これ以外に、例えばウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、アルキド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ノボラック系樹脂及びこれらの二種以上の変性樹脂に光重合性不飽和基が結合したものが挙げられる。光重合性不飽和基としては、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基、シンナモイル基、シンナミリデン基、アジド基等が挙げられる。
【0018】
上記した樹脂において、単官能及び多官能(メタ)アクリレートが一般的であり、例えば特開平3ー223759号公報の第2頁右下欄第6行〜第6頁左下欄第16行に記載の感光性基として(メタ)アクリロイル基を含むアニオン性光硬化性樹脂、感光性基としてシナモイル基を含む光硬化性樹脂、感光性基としてアリル基を含む光硬化性樹脂などが挙げられる。該樹脂は下記光ラジカル重合開始剤と組み合わせて使用することが好ましい。これらの光硬化性樹脂は、単独で使用してもよく、混合してもよい。該公報において、光硬化性樹脂成分(a2)のエチレン性不飽和化合物に記載の脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化物の具体例として、分子量300〜1000のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等も使用することができる。
【0019】
また、上記した光硬化性樹脂以外に、光酸発生剤から発生する酸を触媒として、重合反応、エーテル化反応、ピナコール転移、シラノール脱水反応、分子内脱水縮合反応、加水分解縮合反応等の反応により硬化(不溶化)する化合物を使用することができる。該化合物としては、例えば、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル型エポキシ化合物類、3,4ーエポキシシクロヘキシルメチルー3,4エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロペンタジェンジオキサイド、エポキシシクロヘキセンカルボン酸エチレングリコールジエステル、1,3−ビス[2−{3(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプチル})エチル]ーテトラメチルジシロキサン(J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.28,479,1990参照)等の脂環型エポキシ化合物類、ブチレングリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)メチルエーテル、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)ブチルエーテル、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)オクチルエーテル、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)フェニルエーテル、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)エーテルアセテート、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)エーテルアクリレート、トリメチロールプロパンジ(1−プロペニル)N−ブチルカーボネート等のビニルエーテル化合物類(J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.34,2051,1996参照)、ドデシルアレン(DA)、ジエチレングリコールジアレン(DEGA)、トリエチレングリコールジアレン(TEGA)、1−テトラヒドロフルフリルアレンエーテル(THFA)、N−ヘキシロキシ−1,2−プロパジェン(HA)、1,4−ジ−N−ブトキシ−1,2−ブタジェン(DBB)、1,4−ジエトキシ−1,2−ブタジェン、N−ヘキシルプロパジルエーテル(HPE)等のアルコキシアレン化合物類(J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.33,2493,1995参照)、3−エチル−3−フェノキシメチル−オキセタン、フェノキシメチルオキセタン、メトキシメチルオキセタン、3−メチルー3ーメトキシメチル−オキセタン等のオキセタン化合物類(J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.33,1807,1995参照)、2−プロピリデン−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2(プロピリデン)−4−メチル−1,3−ジオキソラン、3,9−ジチリデン−2,4,8,10−テトラオキサピロ[5.5]ウンデカン等のケテンアセタール化合物類(J.Polym.Sci.:Part A:Polym.Chem.34,3091,1996参照)、1−フェニル−4−エチルー2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン等のビシクロオルソエステル化合物類(J.Polym.Sci.:Polym.Lett.Ed.23,359,1985参照)、プロピオラクトン、ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−カプリロラクトン、γ−ラウリロラクトン、クマリン等のラクトン化合物類、メトキシ−α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物類、ビニルカルバゾール等の複素環ビニル化合物類、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメラミン等のメラミン化合物類、P−ビニルフェノールとP−ビニルベンジルアセテートとの共重合体、トリメチロールベンゼン、トリ(アセトキシカルボニルメチル)ベンゼン等のその他の芳香族化合物類等を挙げることができる。これらの化合物は酸のプロトンにより硬化するものであればポリマー構造を有していても構わない。
【0020】
また、光塩基発生剤から発生する塩基を触媒として重合反応、縮合反応により硬化(不溶化)する化合物、例えばエポキシ基やシラノール基等の官能基を含有する化合物を使用することができる。
【0021】
更に、光酸又は塩基発生剤から発生する触媒により硬化する上記した化合物以外に、必要に応じて、従来から公知のアクリル系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ゴム、ウレタン樹脂等を配合することができる。
【0022】
本発明で用いられる光反応開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤を使用することができる。
【0023】
光ラジカル重合開始剤としては、未硬化被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmから−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下の範囲に調整できる従来から公知のものを使用することができる。このものとしては、例えばベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルキサントン、チオキサントン、アントラキノンなどの芳香族カルボニル化合物;アセトフェノン、プロピオフェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、α,α’−ジクロル−4−フェノキシアセトフェノン、1−ヒドロキシ−1−シクロヘキシルアセトフェノン、ジアセチルアセトフェノン、アセトフェノンなどのアセトフェノン類;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレート、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどの有機過酸化物;ジフェニルヨードブロマイド、ジフェニルヨードニウムクロライドなどのジフェニルハロニウム塩;四臭化炭素、クロロホルム、ヨードホルムなどの有機ハロゲン化物;3−フェニル−5−イソオキサゾロン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジンベンズアントロンなどの複素環式及び多環式化合物;2,2’−アゾ(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)などのアゾ化合物;鉄−アレン錯体(ヨーロッパ特許152377号公報参照);チタノセン化合物(特開昭63-221110号公報参照)ビスイミダゾール系化合物;N−アリールグリシジル系化合物;アクリジン系化合物;芳香族ケトン/芳香族アミンの組み合わせ;ペルオキシケタール(特開平6-321895号公報参照)等が挙げられる。上記した光ラジカル重合開始剤の中でも、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレート、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、鉄−アレン錯体及びチタノセン化合物は架橋もしくは重合に対して活性が高いのでこのものを使用することが好ましい。
【0024】
また、商品名をとしては、例えばイルガキュア651(チバガイギー社製、商品名、アセトフェノン系光ラジカル重合開始剤)、イルガキュア184(チバガイギー社製、商品名、アセトフェノン系光ラジカル重合開始剤)、イルガキュア1850(チバガイギー社製、商品名、アセトフェノン系光ラジカル重合開始剤)、イルガキュア907(チバガイギー社製、商品名、アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤)、イルガキュア369(チバガイギー社製、商品名、アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤)、ルシリンTPO(BASF社製、商品名、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド)、カヤキュアDETXS(日本化薬(株)社製、商品名)、CGI−784(チバガイギ−社製、商品名、チタン錯体化合物)などが挙げられる。これらのものは1種もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
【0025】
また、光酸発生剤は、露光により酸を発生する化合物であり、この発生した酸を触媒として、上記した化合物を硬化させるものであり、未硬化被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下の範囲に調整できる従来から公知のものを使用することができる。このものとしては、上記した条件を満たすものであれば、一般に使用されている光酸発生剤を使用することができる。具体的には、例えば、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、セレニウム塩等のオニウム塩類、鉄−アレン錯体類、シラノール−金属キレート錯体類、トリアジン化合物類、ジアジドナフトキノン化合物類、スルホン酸エステル類、スルホン酸イミドエステル類等を使用することができる。また、上記した以外に特開平7-146552号公報、特願平9-289218号に記載の光酸発生剤も使用することができる。
【0026】
また、光塩基発生剤は、露光により塩基を発生する化合物であり、この発生した塩基を触媒として、上記した化合物を硬化させるものであり、未硬化被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下の範囲に調整できる従来から公知のものを使用することができる。このものとしては、上記した条件を満たすものであれば、一般に使用されている光酸発生剤を使用することができる。具体的には、例えば[(o−ニトロベンジル)オキシ)カルボニルシクロヘキシルアミン等のニトロベンジルカルバメート化合物類(J.Am.Chem.Soc,,Vol.113,No.11,4305,1991参照)、N−[[1−3,5−ジメトキシフェニル)−1−メチル−エトキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、N−[[1−(3,5−ジメトキシフェニル)−1−メチル−エトキシ]カルボニル]ピリジン等の光官能性ウレタン化合物類(J.Org.Chem.Vol.55,No.23,5919,1990参照)等を使用することができる。
【0027】
光反応開始剤の配合割合は、光硬化性樹脂100重量部に対して0.1〜25重量部、好ましくは0.2〜10重量部である。
【0028】
本発明のネガ型感光性樹脂組成物には、必要に応じて、密着促進剤類、ハイドロキノン、2、6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、N,N−ジフェニル−p−フェニレンジアミン等の重合禁止剤類、ゴム、ビニル重合体、不飽和基含有ビニル重合体等の有機樹脂微粒子、着色顔料、体質顔料等の各種顔料類、酸化コバルト等の金属酸化物類、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、トリクレジルホスフェート、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の可塑剤、ハジキ防止剤、流動性調整剤等を含有することができる。
【0029】
上記した密着促進剤類としては、基板に対する被膜の密着性を向上させるために配合するものであって、例えば、テトラゾール、1−フェニルテトラゾール、5−アミノテトラゾール、5−アミノ−1−メチルテトラゾール、5−アミノ−2−フェニルテトラゾール、5−メルカプトー1ーフェニルテトラゾール、5−メルカプト−1−メチルテトラゾール、5−メチルチオテトラゾール、5−クロロー1ーフェニル−1H−テトラゾール等のトラゾール類を挙げることができる。
【0030】
上記した光反応開始剤以外に、光増感剤として未硬化被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下になるように調整される従来から公知の光増感色素を使用することができる。このものとしては、例えば、チオキサンテン系、キサンテン系、ケトン系、チオピリリウム塩系、ベーススチリル系、メロシアニン系、3−置換クマリン系、3,4−置換クマリン系、シアニン系、アクリジン系、チアジン系、フェノチアジン系、アントラセン系、コロネン系、ベンズアントラセン系、ペリレン系、メロシアニン系、ケトクマリン系、フマリン系、ボレート系等の色素が挙げられる。これらのものは1種もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。ボレート系光増感色素としては、例えば、特開平5-241338号公報、特開平7-5685号公報及び特開平7-225474号公報等に記載のものが挙げられる。
【0031】
本発明で使用するネガ型感光性樹脂組成物は、上記した成分以外に必要に応じて上記以外の光重合性不飽和化合物(樹脂)を配合することができる。このものとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2ーエチルヘキシル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0032】
上記したその他の光重合性不飽和化合物は組成物の総合計量(固形分)で約0〜40重量%、特に約5〜50重量%の範囲が好ましい。
【0033】
本発明の感光性樹脂組成物は、一般に用いられている公知の感光性材料、例えば、塗料、インキ、接着剤、レジスト材、刷板材(平板や凸版用製版材、オフセット印刷用PS板)情報記録材料、レリーフ像作製材料等幅広い用途への使用が可能である。
【0034】
本発明の感光性樹脂組成物から形成される乾燥膜厚(溶剤を含まない)は、その組成物から形成される未感光被膜の吸光度が上記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下になるように設定すればよいが、実用性の面から、通常、0.5〜50μm、好ましくは1〜30μmの範囲である。また、該吸光度は該組成物に含まれる光反応開始剤、光増感剤等の種類や配合量によって異なるが、同一組成であっても膜厚の厚みによって異なる。即ち、同一組成物において、膜厚が厚くなると被膜中に含まれる光反応開始剤、光増感剤等の濃度が高くなるために吸光度が大きくなり、一方、膜厚が薄くなると被膜中に含まれる上記成分の濃度が低くなるために吸光度が小さくなる。これらのことから、形成される膜厚を調製することにより、吸光度を上記した範囲に入るように調製することができる。
【0035】
本発明の感光性樹脂組成物は、有機溶剤型感光性樹脂組成物、水性感光性樹脂組成物として使用することができる。
【0036】
上記した有機溶剤型感光性樹脂組成物は、光硬化性樹脂成分、光反応開始剤、及び必要に応じて光増感色素を配合したものを有機溶剤(ケトン類、エステル類、エーテル類、セロソルブ類、芳香族炭化水素類、アルコール類、ハロゲン化炭化水素類など)に溶解もしくは分散して得られる有機溶剤型感光性樹脂組成物である。該組成物は支持体(例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、鉄などの金属またはそれらを成分とした合金のシート又はこれらの金属で表面処理したプリント基板、プラスチック、ガラス又はシリコーンウエハー、カーボンなど)にローラー、ロールコーター、スピンコーター、カーテンロールコーター、スプレー、静電塗装、浸漬塗装、シルク印刷等の手段により塗布し、必要に応じてセッテングした後、乾燥することにより感光材料(被膜)を得ることができる。
【0037】
また、該感光材料は可視光で露光し硬化させる前の材料表面に予めカバーコート層を設けておくことができる。このカバーコート層は空気中の酸素を遮断して露光によって発生したラジカルが酸素によって失活するのを防止し、露光による感光材料の硬化を円滑に進めるために形成されるものである。
【0038】
このカバーコート層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル樹脂等の樹脂フィルム(膜厚約1〜70μm)を塗装被膜表面に被せることにより、またポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物、ポリビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルピロリドン、プルラン等の水溶性多糖類ポリマー類、塩基性基、酸性基又は塩基を含有する、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂等の水性樹脂類を水に溶解もしくは分散した水性液を塗装被膜表面に塗装(乾燥膜厚約0.5〜5μm)、乾燥することによりカバーコート層を形成することができる。このカバーコート層は感光材料表面を露光した後、現像処理される前に取り除くことが好ましい。この水溶性多糖類ポリマーや水性樹脂のカバーコート層は、例えばこれらの樹脂を溶解もしくは分散する水、酸性水溶液、塩基性水溶液等の溶媒により取り除くことができる。
【0039】
上記した水性感光性樹脂組成物は、上記した光硬化性樹脂成分、光反応開始剤、及び必要に応じて光増感色素を配合したものを水に溶解もしくは分散することによって得られる。このものは通常の電着塗装用感光性材料と同様に取り扱うことができ、電着塗装用の塗料として用いることができる。水性感光性樹脂組成物の水溶化又は水分散化は、感光性樹脂組成物中にカルボキシル基等のアニオン性基が導入されている場合にはアルカリ(中和剤)で中和するか、又はアミノ基等のカチオン性基が導入されている場合には酸(中和剤)で中和することによって行われる。
【0040】
上記したアルカリ中和剤としては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルアミノエタノール、シクロヘキシルアミン、アンモニアなどが使用できる。また、酸中和剤としては、例えば酢酸、プロピオン酸、乳酸、塩酸、硫酸、りん酸、ギ酸、クロトン酸などが使用できる。中和剤の使用量は感光性樹脂組成物に含まれるイオン性基1当量当たり、一般に、0.2〜1.0当量、特に0.3〜0.8当量が好ましい。
【0041】
上記したイオン性基含有樹脂として、カルボキシル基は樹脂の酸価で約30〜700mgKOH/g、特に約40〜600mgKOH/gの範囲のものが好ましい。 酸価が約30を下回ると現像液の処理による未硬化被膜の脱膜性が劣るため次のエッチング行程で銅が充分に除去できないといった欠点があり、一方酸価が約700を上回るとレジスト被膜部(硬化被膜部)が脱膜し易くなるために満足できる銅回路が形成されないといった欠点があるので好ましくない。また、アミノ基はアミン価で約20〜650、特に約30〜600の範囲のものが好ましい。アミン価が約20を下回ると上記と同様にエッチング行程で銅が充分に除去できないといった欠点があり、一方、アミン価が約650を上回るとレジスト被膜が脱膜し易くなるといった欠点があるので好ましくない。
【0042】
電着塗料は、例えば浴濃度(固形分濃度)3〜25重量%、特に5〜15重量%の範囲に調整した、PH4〜7の範囲のカチオン電着塗料、PH7〜9の範囲のアニオン電着塗料を使用することができる。
【0043】
電着塗料は、例えば、次のようにして被塗物である導体表面に塗装することができる。即ち、まず、浴のPHと浴濃度を上記の範囲に調整し、浴温度を15℃〜40℃、好ましくは15℃〜30℃に管理する。次いで、このように管理された電着塗装浴に、塗装される導体を電着塗料がアニオン型の場合には陽極とし、また、カチオン型の場合には陰極として、浸漬、5〜200Vの直流電流を通電する。通電時間は10秒〜5分が適当である。
【0044】
また、該電着塗装方法において、被塗物にガラス転移温度の低い電着塗料を塗装し、次いで水洗又は水洗乾燥後、更にガラス転移温度20℃以上の電着塗料を塗装する方法(特開平2-20873号公報参照)、即ちダブルコート電着塗装を行うこともできる。
【0045】
得られる膜厚は乾燥膜厚で、一般に0.5〜50μm、特に1〜15μmの範囲が好ましい。
【0046】
電着塗装後、電着浴から被塗物を引き上げ、水洗した後、電着塗膜中に含まれる水分等を熱風等で乾燥、除去する。導体としては、金属、カーボン、酸化錫等の導電性材料またはこれらを積層、メッキ等によりプラスチック、ガラス表面に固着させたものが使用できる。
【0047】
また、可視光で露光し硬化させる前の電着塗装被膜表面に予めカバーコート層を設けておくことができる。このカバーコート層としては、上記したものを挙げることができる。このカバーコート層は電着塗装被膜が現像処理される前に取り除くことが好ましい。水溶性多糖類ポリマーや水性樹脂を使用したカバーコート層は、例えばこれらの樹脂を溶解もしくは分散する水、酸性水溶液、塩基性水溶液等の溶媒により取り除くことができる。
【0048】
本発明の感光性樹脂組成物は、上記した以外に、例えば、ベースフィルム層となるポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル樹脂等の透明樹脂フィルム上に、本発明の組成物をロールコ−タ、ブレ−ドコ−タ、カーテンフロ−コータ等を使用して塗布し、乾燥してレジスト被膜(乾燥膜厚約0.5〜5μm)を形成した後、該被膜表面に保護フィルムを貼り付けたドライフィルムレジストとして使用することができる。
【0049】
このようなドライフィルムレジストは、保護フィルムを剥離した後、レジスト被膜が面接するように上記と同様の支持体に熱圧着させる等の方法で接着してレジスト被膜を形成することができる。得られたレジスト被膜は、ベースフィルム層を剥離するかもしくは剥離を行わないで、次いで上記した電着塗膜と同様の方法で、画像に応じて、可視光で露光し、硬化させ、ベースフィルム層がある場合にはこのものを剥離し、ない場合にはこの上から現像処理することにより画像を形成することができる。また、ドライフィルムレジストにおいて、必要に応じてベースフィルム層とレジスト被膜との間に上記のカバーコート層を設けることができる。該カバーコート層は、レジスト被膜上に塗装して形成してもよいし、レジスト被膜上に貼り付けて形成してもよい。カバーコート層は現像処理前に除去しても、又は除去しなくてもどちらでも構わない。
【0050】
本発明のネガ型感光性樹脂組成物を硬化させるための活性エネルギー線の光源は、使用する安全光では硬化せずに硬化に必要な活性エネルギー線で硬化するものであれば特に制限なしに従来から公知のものを使用することができる。該可視光を発光する光源としては、例えば、超高圧、高圧、中圧、低圧の水銀灯、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライド灯、タングステン灯等が挙げられる。また、これらの光源のうち紫外線を紫外カットフィルターでカットした可視領域に発振線を持つ各種レーザーを使用することができる。なかでも、アルゴンレーザー(488nm)又はYAGーSHGレーザー(532nm)に発振線を持つレーザーが好ましい。
【0051】
本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、例えば、プラスチックシート、金属、ガラス、紙、木材等の基材にこの安全光の照射環境条件下で組成物が増粘することなしに明るい環境条件下で塗装、印刷を行うことができる。また、該組成物をレジストパターン被膜形成用のネガ型感光性樹脂組成物として使用することが好ましい。
【0052】
次に、このネガ型感光性樹脂組成物を使用し、基板上にレジストパターンを形成する方法について以下に述べる。
【0053】
ネガ型感光性樹脂組成物を基板上に塗装(1)して感光性被膜を形成し、塗装された感光性被膜表面に所望のレジスト被膜(画像)が得られるようにレーザー光で直接もしくは光線をネガマスクを通して露光(2)して硬化させ、次いで、アルカリもしくは酸の水溶液で感光性被膜の未硬化部分を現像処理(3)して基板上にレジスト被膜を形成させ、レジスト被膜で保護されていない部分の銅層を除去し、更にレジスト被膜を除去することにより得られる。
【0054】
上記した基板としては、電気絶縁性のガラスーエポキシ板、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムやプラスチック板;これらのプラスチック板やプラスチックフィルムの表面に銅、アルミニウム等の金属箔を接着することによって、もしくは銅、ニッケル、銀等の金属又は酸化インジウムー錫(ITO)に代表される導電性酸化物等の化合物を真空蒸着、化学蒸着、メッキ等の方法で導電性被膜を形成したもの:スルーホール部を設けたプラスチック板やプラスチックフィルムの表面及びスルーホール部に導電性被膜を形成したもの:銅板等の金属板等が挙げられる。
【0055】
上記塗装(1)工程においてネガ型感光性樹脂組成物が、有機溶剤系の場合は、基板の表面にスプレー塗装、静電塗装、スピン塗装、浸漬塗装、ローラー塗装、カーテンフロー塗装、シルク印刷等の手段により塗装し、必要に応じてセッテング等を行って、約50〜130℃の範囲の温度で乾燥を行うことにより感光性樹脂被膜を形成することができる。このようにして形成された被膜は次いで工程(2)で露光されるが、必要に応じて該被膜表面に酸素を遮断し露光による感光性被膜の硬化の阻害を防止するために従来から公知の非感光性のカバーコート層を設けることができる。
【0056】
また、ネガ型感光性樹脂組成物が、電着塗料の場合は、電着塗装した後、水切り、エアーブロー等を行って、必要に応じて約50から130℃の範囲の温度で乾燥を行うことによりネガ型感光性樹脂被膜を形成することができる。
【0057】
上記したネガ型感光性樹脂被膜の膜厚は約0.5〜100μm、特に約1〜50μmの範囲が好ましい。
【0058】
露光工程(2)で使用する光線としては、特に光源の発光スペクトルの波長が488nm(アルゴンレーザー)又は532nm(YAGーSHGレーザー)である可視光線が実用化されておりこのものを使用することが好ましいが、このものに限定されるものではない。
【0059】
現像処理(3)は、ネガ型感光性樹脂組成物としてアニオン性基含有樹脂を使用した場合には、未硬化被膜の洗い出しは、通常カセイソーダー、炭酸ソーダー、カセイカリ、アンモニア、アミン等を水に希釈した弱アルカリ水溶液が使用される。また、ネガ型感光性樹脂組成物としてカチオン性基含有樹脂を使用した場合には、未硬化被膜の洗い出しは、通常塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、珪酸、ギ酸、乳酸等を水に希釈した弱酸性水溶液が使用される。カバーコートが設けられている場合には現像処理前にこのカバーコートを取り除いておくことが好ましい。以上の工程(1)〜(3)の少なくとも1つの工程は最大波長が589nmにあるナトリウムランプ安全光の照射環境条件下で行われる。
【0060】
また、エッチングレジスト基板として使用する場合には、次いで露出した銅層(非回路部分)を塩化第2鉄や塩化第2銅の水溶液でエッチングすることにより除去される。また、レジスト被膜の除去はカセイソーダ等の強アルカリや塩化メチレン等の溶剤により除去される。
【0061】
このようにして得られるレジストパターンが形成された基板は、装飾用、ソルダーレジスト基板、エッチングレジスト基板として使用することができる。
【0062】
【実施例】
本発明について実施例を掲げて詳細に説明する。尚、実施例及び比較例の「部」は「重量部」を示す。
【0063】
実施例1
感光液の製造例
光硬化性樹脂(高分子バインダー)として、アクリル樹脂(樹脂酸価155mgKOH/g、メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/アクリル酸=40/40/20重量比)にグリシジルメタクリレート24重量部を反応させてなる光硬化性樹脂(樹脂固形分55重量%、プロピレングリコールモノメチルエーテル有機溶媒、樹脂酸価50mgKOH/g、数平均分子量約2万)100部(固形分)に光重合性開始剤(CGIー784、商品名、チバガイギー社製、チタノセン化合物)1部、光増感剤(LSー148、商品名、三井東圧社製、クマリン色素系化合物)1部を配合して感光液を調製した。
【0064】
この感光液を暗室内で銅メッキしたガラス繊維強化エポキシ基板にバーコーターで乾燥膜厚が5μmとなるように塗装し、60℃で10分間乾燥させて、レジスト被膜を形成した後、この表面にポリビニルアルコール(カバーコート層)の12%水溶液を乾燥膜厚が3μmになるようにバーコーターで塗装し、60℃10分間乾燥を行ってレジスト被膜を有する基板を作成した。
【0065】
次いで、上記で得られたレジスト被膜を有する基板の表面を図1のナトリウムランプで照度強度が40ルックスになるように24時間照射した。次いで、暗室内でこのものを120℃で30秒間加熱した後、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬した結果、レジスト被膜は炭酸ナトリウム水溶液に完全に溶解して、ナトリウムランプの照射による光硬化は全くなく良好であった。
【0066】
また、上記のレジスト被膜を有する基板にナトリムランプで照度強度が40ルックスの存在下で1mJ/m2強度のアルゴンレーザーをプリント基板用のネガマスクを通して照射したのち、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬し、乾燥を行った結果、優れたレジストプリント画像被膜が得られた。キセノンランプ(紫外線波長領域をカット)の照射によっても同等の結果を得た。
【0067】
上記感光液を透明なポリエチレンテレフタレートシートに膜厚が5μmになるようにバーコーターで塗装し、60℃で10分間乾燥させた被膜の吸光度を測定した。その結果を図4に示す。縦軸は吸光度を横軸は波長nmを示す。図4において横軸の570nm以上の波長において被膜の吸光度は0.00であった。
【0068】
図4の吸光度曲線において、図1の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲である559nm〜619nmの範囲において被膜の吸光度は0.0以下であり、安全光は感光液に対して悪影響を及ぼさないことが分かる。
【0069】
実施例2
実施例1において、光硬化性樹脂100部に代えて、実施例1で使用した光硬化性樹脂50部とアクリル樹脂a(メチルアクリレート/スチレン/アクリル酸=60/30/10のラジカル共重合体、酸価約80、数平均分子量2万)50部の混合物を使用し、実施例1と同様の組成の感光液を調整した。これを用いて、実施例1と同様にしてレジスト被膜を形成した。
【0070】
次いで、上記で得られたレジスト被膜(乾燥膜厚5μm)を有する基板の表面を図1のナトリウムランプで照度強度が40ルックスになるように24時間照射した。次いで、暗室内でこのものを120℃で30秒間加熱した後、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬した結果、レジスト被膜は炭酸ナトリウム水溶液に完全に溶解して、ナトリウムランプの照射による光硬化は全くなく良好であった。
【0071】
また、上記のレジスト被膜を有する基板にナトリムランプで照度強度が40ルックスの存在下で1mJ/m2 強度のアルゴンレーザーをプリント基板用のネガマスクを通して照射したのち、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬し、乾燥を行った結果、優れたレジストプリント画像被膜が得られた。キセノンランプ(紫外線波長領域をカット)の照射によっても同等の結果を得た。
【0072】
実施例3
実施例2において、アクリル樹脂a50部および光重合性開始剤1部に代えて、下記のオキセタン化合物50部
【0073】
【化1】
【0074】
および光酸発生剤として
【0075】
【化2】
【0076】
を10部使用し、実施例2と同様の組成の感光液を調整した。これを用いて、実施例1と同様にしてレジスト被膜を形成した。
【0077】
次いで、上記で得られたレジスト被膜(乾燥膜厚5μm)を有する基板の表面を図1のナトリウムランプで照度強度が40ルックスになるように24時間照射した。次いで、暗室内でこのものを120℃で30秒間加熱した後、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬した結果、レジスト被膜は炭酸ナトリウム水溶液に完全に溶解して、ナトリウムランプの照射による光硬化は全くなく良好であった。
【0078】
また、上記のレジスト被膜を有する基板にナトリムランプで照度強度が40ルックスの存在下で1mJ/m2 強度のアルゴンレーザーをプリント基板用のネガマスクを通して照射したのち、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬し、乾燥を行った結果、優れたレジストプリント画像被膜が得られた。キセノンランプ(紫外線波長領域をカット)の照射によっても同等の結果を得た。
【0079】
実施例4
実施例2で得られた感光液100部(固形分)にトリエチルアミン7部を混合攪拌した後、脱イオン水中に分散して水分散樹脂溶液(固形分15%)を得た。得られた水分散樹脂溶液を電着塗装浴として、積層銅板を陽極とし、乾燥膜厚が10μmとなるようにアニオン電着塗装を行った後、水洗し、80℃で5分間乾燥を行い電着塗膜感光層を得た。形成した感光層表面にポリビニルアルコール(カバーコート層)の12%水溶液を乾燥膜厚が3μmになるようにバーコーターで塗装し、60℃10分間乾燥を行ってレジスト被膜を有する基板を作成した。
【0080】
次いで、上記で得られたレジスト被膜を有する基板の表面を図1のナトリウムランプで照度強度が40ルックスになるように24時間照射した。次いで、暗室内でこのものを120℃で30秒間加熱した後、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬した結果、レジスト被膜は炭酸ナトリウム水溶液に完全に溶解して、ナトリウムランプの照射による光硬化は全くなく良好であった。
【0081】
また、上記のレジスト被膜を有する基板にナトリムランプで照度強度が40ルックスの存在下で1mJ/m2 強度のアルゴンレーザーをプリント基板用のネガマスクを通して照射したのち、1%炭酸ナトリウム水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬し、乾燥を行った結果、優れたレジストプリント画像被膜が得られた。キセノンランプ(紫外線波長領域をカット)の照射によっても同等の結果を得た。
【0082】
実施例5
メチルアクリレート/スチレン/ブチルアクリレート/グリシジルメタクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート=20/10/22/30/18のラジカル共重合体にアクリル酸15部を付加反応させて得られる光硬化性樹脂(アミン価約56、不飽和度1.83モル/Kg)100部、実施例1で使用した光増感剤0.5部、トリメチロールプロパントリアクリレート55部、実施例1で使用したと同様のチタノセン化合物20部を混合して得られる感光液100(固形分)に酢酸3部を配合した後、脱イオン水中に分散して水分散樹脂溶液(固形分15%)を得た。得られた水分散樹脂溶液を電着塗装浴として、積層銅板を陰極とし、乾燥膜厚が10μmとなるようにカチオン電着塗装を行った後、水洗し、80℃で5分間乾燥を行い電着塗膜感光層を得た。形成した感光層表面にポリビニルアルコール(カバーコート層)の12%水溶液を乾燥膜厚が3μmになるようにバーコーターで塗装し、60℃10分間乾燥を行ってレジスト被膜を有する基板を作成した。
【0083】
次いで、上記で得られたレジスト被膜を有する基板の表面を図1のナトリウムランプで照度強度が40ルックスになるように24時間照射した。次いで、暗室内でこのものを120℃で30秒間加熱した後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬した結果、レジスト被膜はテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液に完全に溶解して、ナトリウムランプの照射による光硬化は全くなく良好であった。
【0084】
また、上記のレジスト被膜を有する基板にナトリムランプで照度強度が40ルックスの存在下で1mJ/m2 強度のアルゴンレーザーをプリント基板用のネガマスクを通して照射したのち、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液水溶液を現像液として30℃で1分間浸漬し、乾燥を行った結果、優れたレジストプリント画像被膜が得られた。キセノンランプ(紫外線波長領域をカット)の照射によっても同等の結果を得た。
【0085】
実施例6
実施例1において図1の、ナトリウムランプに変えて図2のナトリウムランプを使用した以外は実施例1と同様の方法でレジスト被膜を有する基板を作成した。更に得られた基板を実施例1と同様にして1%炭酸ナトリウム水溶液に浸漬した結果、レジスト被膜は炭酸ナトリウム水溶液に溶解し良好であった。
【0086】
比較例1〜5
実施例1〜5において、安全光としてナトリウムランプに変えて蛍光灯を使用した以外はそれぞれ実施例1〜5と同様の方法でレジスト被膜(YAG等で露光しない被膜)を有する基板を作成(比較例1〜5は順次実施例1〜5に相当する)した。得られた基板を実施例1〜5と同様にして1%の炭酸ナトリウム水溶液(比較例1〜4)又は2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液(比較例5)の現像液に浸漬した結果、レジスト被膜は全て現像液に溶解せずに悪かった。
【0087】
比較例で使用した蛍光灯の分光分布を図5に示す。
【0088】
【発明の効果】
本発明は、上記した構成を有することから安全作業性、作業効率、製品の品質安定性等に優れた顕著な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用することができる安全光のナトリウムを主成分とする放電ランプの分光分布の一例
【図2】ナトリウム放電ランプにフィルターを施した分光分布
【図3】比視感度曲線
【図4】実施例1で使用したレジスト被膜の吸光度曲線
【図5】蛍光灯の分光分布
Claims (2)
- 下記
(1)基材上にネガ型感光性樹脂組成物を塗布して感光性被膜を形成する工程、
(2)基材上に形成された感光性被膜に所望のレジスト被膜(画像)が得られるようにレーザー光で直接もしくは光線でネガマスクを通して露光して硬化させる工程、
(3)上記(2)工程で形成されたレジスト被膜を現像処理して基板上にレジストパターンを形成する工程、
を含むレジストパターン形成方法において、該ネガ型感光性樹脂組成物が光照射により架橋しうる感光基を有する光硬化性樹脂成分、光反応開始剤、及び必要に応じて光増感色素とを含有した液状もしくは固形状樹脂組成物であって、
前記した工程(1)〜(3)の少なくとも1つはナトリウムを主成分とする放電ランプ(光波長が589nmのD線を主体とするもの)を安全光とし、該安全光の照射環境下で行い、且つ前記ネガ型感光性樹脂組成物から形成される未感光被膜の吸光度が、前記安全光の最大波長589nmの−30nm〜+30nmの範囲において0.5以下のものであることを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記露光レーザー光は、488nm又は532nmに発振線を有する可視光レーザーである請求項1に記載のレジストパターン形成方法。
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